專利名稱：一種近紅外波段消熱差光學(xué)鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工作在近紅外波段光學(xué)鏡頭，特別涉及一種工作于0.72 l.0um波段消熱差光學(xué)鏡頭，它可在_45°C 60°C環(huán)境溫度范圍內(nèi)清晰成像。
背景技術(shù)：
光學(xué)鏡頭常工作于復(fù)雜溫變環(huán)境中，溫度的變化會(huì)造成光學(xué)材料折射率變化、光機(jī)材料形變，最終導(dǎo)致鏡頭像面發(fā)生熱離焦，成像質(zhì)量下降，這種由溫度變化導(dǎo)致成像質(zhì)量的差異稱為熱差。為在寬溫變環(huán)境下得到好的成像質(zhì)量，光學(xué)鏡頭需進(jìn)行消熱差研究與設(shè)計(jì)。目前，消熱差方法主要有機(jī)電主動(dòng)式、機(jī)械被動(dòng)式和光學(xué)被動(dòng)式。其中光學(xué)被動(dòng)消熱差方法通過匹配光學(xué)與結(jié)構(gòu)材料的熱差性能實(shí)現(xiàn)鏡頭消熱差，具有重量小、無功耗、可靠性高等特點(diǎn)，成為光學(xué)系統(tǒng)消熱差的首選方法。在本發(fā)明之前，公開號(hào)為CN102213821A的中國發(fā)明專利公開了一種近紅外鏡頭，該鏡頭沿光軸從物方到像方依次包括四組鏡片，第一鏡片為負(fù)光焦度的彎月形鏡片，凸面朝向物方，采用非球面；第二鏡片為正或負(fù)光焦度的彎月形鏡片，凸面朝向像方；第三鏡片為正光焦度的雙凸形、平凸形或彎月形鏡片，平凸或彎月形時(shí)，凸面朝向物方；第四鏡片為正光焦度的鏡片，采用非球面。該鏡頭的鏡片多為采用非球面加工，難度大，成本高。目前，采用光學(xué)被動(dòng)式消熱差方法，提供一種工作于近紅外波段且鏡片面型為球面鏡的光學(xué)鏡頭未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種溫度適應(yīng)性強(qiáng)，能有效消除溫度變化影響、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的工作于可見近紅外波段的光學(xué)鏡頭。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是提供一種近紅外波段消熱差光學(xué)鏡頭，采用匹茲萬結(jié)構(gòu)型式，它的工作波段為0.72iim 1.0iim ;工作環(huán)境溫度范圍為-45°C 60°C ;包括兩組雙膠合透鏡和一組單透鏡，它們的光學(xué)表面均為球面；其結(jié)構(gòu)為:沿光路入射方向，依次為孔徑光闌，第一塊透鏡，其折射率Ii1=L 552，第二塊透鏡，其折射率n2=l.755，第三塊透鏡，其折射率n3=l.618，第四塊透鏡和第五塊透鏡，折射率114= n5=l.755 ;其中，第一塊透鏡與第二塊透鏡構(gòu)成第一組雙膠合鏡組，第三塊透鏡與第四塊透鏡構(gòu)成第二組雙膠合鏡組；兩組雙膠合鏡組與第五塊透鏡的光焦度依次為O1, O2, O3,歸一化的取值范圍為0<0:<0.5，1<02<1.5，-1.5〈03〈-1。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)是:采用匹茲萬結(jié)構(gòu)型式，通過匹配光學(xué)材料折射率的溫度變化(dn/dt)、光學(xué)與機(jī)械材料的熱膨脹系數(shù)，補(bǔ)償各因素造成的熱離焦量，使光學(xué)系統(tǒng)在溫度變化范圍較大的工作環(huán)境中保持好的成像質(zhì)量；本發(fā)明提供的可見光近紅外波段消熱差光學(xué)鏡頭，其光學(xué)表面均為球面，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成像質(zhì)量高等特點(diǎn)；采用光學(xué)消熱差方法，在寬溫度變化下具有良好成像性能，在軍工和民用領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的可見光近紅外波段消熱差光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的光學(xué)鏡頭的畸變曲線 圖3為本范明實(shí)施例提供的光學(xué)鏡頭的相對(duì)照度曲線；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的光學(xué)鏡頭在60°C時(shí)調(diào)制傳遞函數(shù)曲線 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的光學(xué)鏡頭在20°C時(shí)調(diào)制傳遞函數(shù)曲線 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的光學(xué)鏡頭在_20°C時(shí)調(diào)制傳遞函數(shù)曲線 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的光學(xué)鏡頭在_45°C時(shí)調(diào)制傳遞函數(shù)曲線 圖1中:1、沿光路入射方向的第一塊透鏡；2、沿光路入射方向的第二塊透鏡；3、沿光路入射方向的第三塊透鏡；4、 沿光路入射方向的第四塊透鏡；5、沿光路入射方向的第五塊透鏡。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。實(shí)施例1
本實(shí)施例通過匹配光學(xué)材料折射率的溫度變化(dn/dt)、光學(xué)與機(jī)械材料的熱膨脹系數(shù)，補(bǔ)償各因素造成的熱離焦量，使光學(xué)系統(tǒng)在溫度變化范圍較大的工作環(huán)境中保持好的成像質(zhì)量。光學(xué)消熱差設(shè)計(jì)需滿足式(I) (3)三個(gè)方程，分別為光焦度分配方程、消色差
方程與消熱差方程:
權(quán)利要求
1.一種近紅外波段消熱差光學(xué)鏡頭，采用匹茲萬結(jié)構(gòu)型式，其特征在于:它的工作波段為0.72iinTl.0iim;工作環(huán)境溫度范圍為-45°C 60°C;包括兩組雙膠合透鏡和一組單透鏡，它們的光學(xué)表面均為球面；其結(jié)構(gòu)為:沿光路入射方向，依次為孔徑光闌，第一塊透鏡，其折射率Ii1=L 552，第二塊透鏡，其折射率n2=l.755，第三塊透鏡，其折射率n3=l.618，第四塊透鏡和第五塊透鏡，折射率n4= n5=l.755 ;其中，第一塊透鏡與第二塊透鏡構(gòu)成第一組雙膠合鏡組，第三塊透鏡與第四塊透鏡構(gòu)成第二組雙膠合鏡組；兩組雙膠合鏡組與第五塊透鏡的光焦度依次為O1, O2, 03，歸一化的取值范圍為1<02<1.5，-1.5〈03〈-1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種近紅外波段消熱差光學(xué)鏡頭，采用匹茲萬結(jié)構(gòu)型式，它的工作波段為0.72μm~1.0μm；工作環(huán)境溫度范圍為-45℃～60℃；其結(jié)構(gòu)為沿光路入射方向，分別為孔徑光闌，第一塊、第二塊、第三塊、第四塊和第五塊透鏡，透鏡對(duì)應(yīng)的折射率依次為n1=1.552，n2=1.755，n3=1.618，n4=n5=1.755；其中，第一塊透鏡與第二塊透鏡構(gòu)成第一組雙膠合鏡組，第三塊透鏡與第四塊透鏡構(gòu)成第二組雙膠合鏡組；兩組雙膠合鏡組與第五塊透鏡的光焦度歸一化的取值范圍依次為0<Φ1<0.5，1<Φ2<1.5，-1.5<Φ3<-1。該鏡頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成像質(zhì)量高，在寬溫度變化下具有良好成像性能。
文檔編號(hào)G02B1/00GK103197405SQ20131012296
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者石榮寶, 季軼群, 周建康, 沈?yàn)槊?申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)